半導(dǎo)體材料市場規(guī)模有何變化？

半導(dǎo)體材料全球市場供需兩旺，國內(nèi)市場規(guī)模擴(kuò)大。

2016-2018 年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模持續(xù)增長。據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，除 2019 年半導(dǎo)體市場供需失衡短暫下降 1.1%以外，其余年份均穩(wěn)步上漲，2018 年以來 每年均超過 500 億美元，2021 年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)到 643 億美元，達(dá)到歷 史最高。2016-2021 年半導(dǎo)體材料市場 CAGR 為 8.5%。 國內(nèi)半導(dǎo)體材料市場規(guī)模逐年增長，2015-2020 年 CAGR 為 9.03%。與全 球市場基本保持同步。2019 年在全球半導(dǎo)體市場普遍下降的背景下，中國大陸 是唯一增長的地區(qū)。中國大陸在 2020 年成為全球第二大原材料市場。半導(dǎo)體材料行業(yè)主要分為封裝市場和晶圓制造材料市場。晶圓制造材料結(jié)構(gòu) 方面，2020 年，硅片占比 32.9%位列第一，特種氣體占比 14.1%位列第二，光 掩膜占比 12.6%位列第三，之后依次為拋光液和拋光墊，光刻膠配套試劑，光刻 膠，濕化學(xué)品，濺射靶材。

全球晶圓制造市場持續(xù)增長強(qiáng)勁。2022 年行業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 1321 億美元， 同比增長 19.98%。2021 年市場總銷售額突破 1000 億美元大關(guān)，預(yù)計(jì)直至 2025 年總銷售額將達(dá)到 1706 億美元。主要系下游應(yīng)用市場需求增長拉動(dòng)，汽車電子， 工業(yè)控制，AIOT 等行業(yè)高速發(fā)展帶動(dòng)市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。 中國大陸晶圓制造市場規(guī)模持續(xù)增長。據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2019-2024 年間全球 將會(huì)有 38 座新建 12 寸晶圓廠投入運(yùn)行，其中中國大陸新建 8 座，至 2024 年中 國大陸所占市場份額將會(huì)有顯著上升。2016-2020 中國大陸晶圓制造市場 CAGR 為 23.52%。

人工智能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)處理需求量激增。2022 年 Chatgpt 的問世點(diǎn) 燃了整個(gè) AIGC 產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)外大廠紛紛投入海量資金，試圖推出屬于自己的 AI 大 模型，以此跟上時(shí)代發(fā)展的浪潮。在此背景下?lián)碛卸虝r(shí)超大數(shù)據(jù)處理能力和超快 傳輸速率的 HBM 成為了半導(dǎo)體行業(yè)新的增長點(diǎn)。 HBM（High Bandwidth Memory），意為高帶寬存儲(chǔ)器，是一種面向需要 極高吞吐量的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序的 DRAM，其作為傳統(tǒng) GDDR 的替代品，是 使用 3D 堆疊技術(shù)將 DDR 芯片堆疊在一起后和 GPU 封裝在一起，實(shí)現(xiàn)大容量， 高位寬的 DDR 組合陣列，此外 HBM 結(jié)構(gòu)使得 DRAM 與 GPU 的距離更近，大大 提高了傳輸速率，3D 堆疊結(jié)構(gòu)也節(jié)省了超過 90%的表面積。

TSV，Bump 等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)前驅(qū)體材料需求增長。TSV（through silicon via）即硅通孔技術(shù)，通過在芯片上制作硅通孔，連接上下層芯片。該封 裝技術(shù)主要用于 2.5D 封裝與 3D 封裝，如今 HBM 結(jié)構(gòu)主要使用 3D 封裝技術(shù)。 臺(tái)積電將該技術(shù)稱為 SolC，即在每層 DRAM 之間穿插硅中介板，通過沉積，刻 蝕等方法在中介板上制造穿孔，并在孔中填滿導(dǎo)體作為電線，該工藝替代了傳統(tǒng) 封裝工藝中由 DRAM 連接到 PCB 上的金屬線，新工藝使用化學(xué)方法制造，前驅(qū) 體材料的用量顯著增長。

HBM 多采用覆晶封裝（Flip Chip Package），化學(xué)方法制造凸點(diǎn)。為了實(shí) 現(xiàn)更快的傳輸速率與更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，HBM 結(jié)構(gòu)舍棄傳統(tǒng)的打線封裝 （Wire Bonding），取消了連接到 PCB 上的金屬線，轉(zhuǎn)而采用化學(xué)方法制造金屬 凸塊（Bump）將晶片連接到導(dǎo)線載板上，隨后通過球格陣列（BGA）連接到 PCB 上。該結(jié)構(gòu)將晶片倒裝，大大增加了連接點(diǎn)的數(shù)量，傳統(tǒng)封裝一般只有 20 個(gè)左右的連腳，而覆晶封裝則擁有上千個(gè)連腳，大大提高了傳輸速率的上限。SK 海力士，三星引領(lǐng) HBM 發(fā)展。2021 年十月 SK 海力士成功開發(fā)全球首 款 HBM3，如今 SK 海力士提供兩種 HBM 產(chǎn)品，一個(gè)是 12 層硅通孔技術(shù)垂直堆 疊的 24GB（196Gb），另一個(gè)則是 8 層堆疊的 16GB（128Gb），均為 819 GB/s 的帶寬。相較于上一代 HBM 產(chǎn)品，HBM3 的帶寬提高了 78%，可靠性也大大提 高。此外，三星的 HBM3 產(chǎn)品也在 2022 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。